JP6253326B2 - Light source and optical coherence tomography apparatus using the light source - Google Patents
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Description
本発明は、光源及び前記光源を用いた光干渉断層撮像装置に関する。 The present invention relates to a light source and an optical coherence tomography apparatus using the light source.
スーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode、以下SLDと略すことがある)は発光ダイオードのように広帯域なスペクトル分布を有しながら、半導体レーザ同様に1mW以上の比較的高い光出力を得ることが可能な半導体光源である。SLDはその特性から高分解能が求められる医療分野や計測分野で注目されており、例えば、生体組織の断層画像を取得することができる光干渉断層撮像(Optical Coherence Tomography、OCT)装置の光源として用いられる。 A super luminescent diode (hereinafter sometimes abbreviated as SLD) has a broad spectrum distribution like a light emitting diode, but can obtain a relatively high light output of 1 mW or more like a semiconductor laser. A semiconductor light source. SLD attracts attention in the medical field and measurement field where high resolution is required due to its characteristics. For example, SLD is used as a light source of an optical coherence tomography (OCT) apparatus capable of acquiring a tomographic image of a living tissue. It is done.
高分解能な断層画像の取得には、広い半値全幅をもつ発光スペクトルで発光する光源を用いることが好ましい。非特許文献1に記載の量子井戸幅を変えた2つの非対称多重量子井戸構造や、異なる組成比を持つ複数の量子井戸構造、単一量子井戸構造を有する活性層を用いることが挙げられる。これらの構造では異なるエネルギー準位からの発光スペクトルの重ね合わせを利用して、広いスペクトル半値全幅を得ることを目的としている。 For acquiring a high-resolution tomographic image, it is preferable to use a light source that emits light with an emission spectrum having a wide full width at half maximum. Examples include using two asymmetric multiple quantum well structures having different quantum well widths as described in Non-Patent Document 1, a plurality of quantum well structures having different composition ratios, and an active layer having a single quantum well structure. These structures are intended to obtain a wide spectrum full width at half maximum by using superposition of emission spectra from different energy levels.
しかしながら、非特許文献1では電流注入量を増やすことによって広帯域なスペクトルを得ることができるが、各量子井戸の利得スペクトルやデバイス構造によりスペクトル半値幅が制限されてしまう。そのため、非特許文献1に記載のSLDでは十分に広い半値全幅を有する発光スペクトルで発光することができていない。 However, in Non-Patent Document 1, a broad spectrum can be obtained by increasing the amount of current injection, but the spectrum half-width is limited by the gain spectrum and device structure of each quantum well. Therefore, the SLD described in Non-Patent Document 1 cannot emit light with an emission spectrum having a sufficiently wide full width at half maximum.
本発明は上記課題に鑑み、より広い半値全幅を有する発光スペクトルで発光する光源を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light source that emits light with an emission spectrum having a wider full width at half maximum.
本発明に係る光源は、1つ以上の発光領域と、発光スペクトル変換領域とを有するスーパールミネッセントダイオード、および前記1つ以上の発光領域と前記発光スペクトル変換領域に注入する電流を制御する制御部とを有する光源であって、
前記1つ以上の発光領域のうちの1つの第一の発光領域から発せられる光であって、前記発光スペクトル変換領域を経由する光と、前記第一の発光領域から、または、前記1つ以上の発光領域のうち、前記第一の発光領域とは異なる第二の発光領域から発せられ、前記発光スペクトル変換領域を経由しない光とが合波されるように構成され、
前記制御部は、前記発光スペクトル変換領域の電流密度が、前記第一の発光領域の電流密度よりも小さくなるように前記発光スペクトル変換領域、および前記第一の発光領域に注入する電流を制御することを特徴とする。
A light source according to the present invention includes a superluminescent diode having one or more light emitting regions and an emission spectrum conversion region, and a control for controlling a current injected into the one or more light emission regions and the light emission spectrum conversion region. A light source having a portion,
Light emitted from one first light emitting region of the one or more light emitting regions, the light passing through the light emission spectrum conversion region, and from the first light emitting region, or the one or more light emitting regions. The light emission region is configured to be combined with light emitted from a second light emission region different from the first light emission region and not passing through the light emission spectrum conversion region,
The control unit controls a current injected into the emission spectrum conversion region and the first emission region so that a current density of the emission spectrum conversion region is smaller than a current density of the first emission region. It is characterized by that.
本発明に係る光源によれば、発光領域で発生した光であって発光スペクトル変換領域を経由する光を利用することで、より広い半値全幅を有する発光スペクトルで発光する光源を提供することができる。 According to the light source of the present invention, it is possible to provide a light source that emits light with an emission spectrum having a wider full width at half maximum by using light generated in the emission region and passing through the emission spectrum conversion region. .
本発明の実施形態に係る光源について図1を用いて説明する。ここで説明する内容は、以下の実施形態の各例において共通する内容である。 A light source according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The contents described here are contents common to the examples of the following embodiments.
本発明の実施形態に係る光源は、1つ以上の発光領域110(図1では発光領域が2つの場合を示している)と、発光スペクトル変換領域102とを有するSLD103、および1つ以上の発光領域110と発光スペクトル変換領域102に注入する電流を制御する制御部104とを有する。そして、1つ以上の発光領域110のうちの1つの第一の発光領域111から発せられる光であって、発光スペクトル変換領域102を経由する光L1と、第一の発光領域111から発せられて発光スペクトル変換領域102を経由しない光L2、または、1つ以上の発光領域110のうち、第一の発光領域111とは異なる第二の発光領域112から発せられ、発光スペクトル変換領域102を経由しない光L3とが合波されるように構成されている。さらに、制御部104は、発光スペクトル変換領域102、および1つ以上の発光領域110に注入する電流を制御する。
The light source according to the embodiment of the present invention includes an SLD 103 having one or more light emitting regions 110 (FIG. 1 shows two light emitting regions) and an emission
第一の発光領域111から発せられる光は、発光スペクトル変換領域102を経由することで、発光スペクトルのうち、短波長成分が吸収されるが、長波長成分は全てが吸収されない。そして、発光スペクトル変換領域102を経由した光は、第一の発光領域111から発せられた光と同程度またはより強度の大きい長波長成分を有する光となる。さらに、発光スペクトル変換領域102を経由した光は、経由する前の発光スペクトルには含まれない、より長波長領域の成分を含むようになる、あるいは経由する前は微弱な発光強度であった長波長領域において、より大きな発光強度を示すようになる。そのため、本実施形態に係る光源から出射される光は、広い半値全幅をもつ発光スペクトルを有する。
The light emitted from the first
また、実施形態3乃至5のように、発光スペクトル変換領域を経由した光がさらに別の発光領域に入射する場合、発光スペクトル変換領域から発せられた時点での光の強度は小さくても、当該別の発光領域で増幅される。例えば、第一の発光領域111から発せられ、発光スペクトル変換領域102を経由し、さらに第二の発光領域112を経由させることで、長波長領域の光が増幅された光を出射させることができる。
In addition, as in Embodiments 3 to 5, when light that has passed through the emission spectrum conversion region is incident on another emission region, even if the intensity of the light emitted from the emission spectrum conversion region is small, the light Amplified in another emission region. For example, light that is emitted from the first
一方、第一の発光領域111から発せられて発光スペクトル変換領域102を経由しない光の発光スペクトルは、短波長成分が残る。同様に、第二の発光領域112から発せられ、発光スペクトル変換領域を経由しない光の発光スペクトルにおいては、短波長成分が残る。したがって、光L1と光L2を合波する、または、光L1と光L3とを合波することで、第一の発光領域101から発せられた光に比べて、大きい半値全幅をもつ発光スペクトルで発光する光源を実現できる。
On the other hand, a short wavelength component remains in the emission spectrum of light emitted from the
なお、本明細書においてスーパールミネッセントダイオード(SLD)とは、発光素子の一種であり、レーザと発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)の中間の性質を示す。具体的には、SLDの各々に注入する電流を増加させていったときに、光出力強度が、LEDのように線形変化せず、かつ、レーザのように閾値電流を境に線形変化の傾きが変わるという挙動も示さず、典型的には、注入電流量の二乗に比例した変化を示す。また、SLDの発光スペクトルの半値幅は例えば10nm以上であり、レーザよりも大きく、LEDよりも小さい。 Note that in this specification, a super luminescent diode (SLD) is a kind of light-emitting element, and exhibits an intermediate property between a laser and a light-emitting diode (Light Emitting Diode, LED). Specifically, when the current injected into each of the SLDs is increased, the light output intensity does not change linearly as in the LED, and the slope of the linear change with respect to the threshold current as in the laser It does not show the behavior of changing, and typically shows a change proportional to the square of the injected current amount. Further, the half width of the emission spectrum of the SLD is, for example, 10 nm or more, which is larger than the laser and smaller than the LED.
(発光領域)
本発明の実施形態において発光領域とは、波長幅を有する光を発する活性層を含む領域のことである。
(Light emitting area)
In the embodiment of the present invention, the light emitting region is a region including an active layer that emits light having a wavelength width.
(発光スペクトル変換領域)
本発明の実施形態において発光スペクトル変換領域とは、当該領域を導波した光の波長、強度が変わる領域のことである。具体的には、SLDにおいて発光領域の電流密度より小さくなるような電流密度が注入される領域、または、電流が注入されない活性層の領域である。
(Emission spectrum conversion region)
In the embodiment of the present invention, the emission spectrum conversion region is a region where the wavelength and intensity of light guided through the region changes. Specifically, it is a region where a current density smaller than the current density of the light emitting region is injected in the SLD, or an active layer region where no current is injected.
また、発光スペクトル変換領域に注入される電流密度によって、光の波長や強度の変換量が異なる。 Further, the amount of conversion of light wavelength and intensity varies depending on the current density injected into the emission spectrum conversion region.
また、発光スペクトル変換領域は、上記発光領域と同一の活性層であることが好ましい。 The emission spectrum conversion region is preferably the same active layer as the light emission region.
通常のSLDで、発光領域に隣接し電流注入を行わない領域を有することがあるが、この場合にはレーザ発振を抑制するために光の反射を抑えるよう光を吸収する役割で用いられる。本実施形態では発光スペクトル変換領域を導波した光を積極的に出射光として利用することで広いスペクトル半値全幅を得ている。 A normal SLD may have a region adjacent to the light emitting region where current injection is not performed. In this case, it is used to absorb light so as to suppress reflection of light in order to suppress laser oscillation. In the present embodiment, a wide spectrum full width at half maximum is obtained by positively using the light guided through the emission spectrum conversion region as the emitted light.
以下、本発明の実施形態に係る光源について具体例で詳細に説明する。 Hereinafter, the light source according to the embodiment of the present invention will be described in detail with specific examples.
(活性層)
活性層に好適な量子井戸構造は、発光させる波長により異なる。そして量子井戸構造の発光波長は井戸層及び障壁層の材料および井戸層の厚さにより決まる。以下では、活性層の発光波長に好適な量子井戸の例として、量子井戸の基底準位の発光波長を軸に説明する。
(Active layer)
The quantum well structure suitable for the active layer varies depending on the wavelength of light emission. The emission wavelength of the quantum well structure is determined by the material of the well layer and the barrier layer and the thickness of the well layer. Hereinafter, as an example of a quantum well suitable for the light emission wavelength of the active layer, the light emission wavelength of the ground level of the quantum well will be described as an axis.
例えば、800nmから850nmの範囲に基底準位の発光を位置させるためには、井戸層にはAl組成xが0から0.15のAlxGa(1−x)Asが好適である。そして障壁層はそれよりもAl組成の高いAlGaAsを使用することが好適である。この時の量子井戸層の厚さ5nm〜10nmが好適である。ただし、基底準位の発光波長は井戸層の厚さと井戸層を構成する材料で決まるため、厚さを5nmより短くし、その分バンドギャップの小さい波長の材料を使用することでも実現できる。 For example, Al x Ga (1-x) As having an Al composition x of 0 to 0.15 is suitable for the well layer in order to locate the ground level emission in the range of 800 nm to 850 nm. The barrier layer is preferably made of AlGaAs having a higher Al composition. The thickness of the quantum well layer at this time is preferably 5 nm to 10 nm. However, since the emission wavelength of the ground level is determined by the thickness of the well layer and the material constituting the well layer, it can also be realized by using a material with a wavelength shorter than that of 5 nm and a correspondingly small band gap.
波長帯が850nmから900nmの範囲に基底準位の発光を位置させるためには、In組成が0から0.1のInxGa(1−x)Asが使用できる。障壁層の材料としては、GaAsまたはAlGaAsを使用することが好適である。井戸層の厚さは、5nm〜10nmが好適である。ただし、井戸層の厚さと井戸層を構成する材料で決まるため、厚さを5nmより短くし、その分バンドギャップの短い波長の材料を使用することでも実現できる。 In x Ga (1-x) As having an In composition of 0 to 0.1 can be used in order to locate the emission of the ground level in the wavelength range of 850 nm to 900 nm. As the material of the barrier layer, GaAs or AlGaAs is preferably used. The thickness of the well layer is preferably 5 nm to 10 nm. However, since the thickness is determined by the thickness of the well layer and the material constituting the well layer, the thickness can be made shorter than 5 nm, and a material having a wavelength with a short band gap can be used.
また、同じ800nmから900nm帯であっても、この波長帯で発光する材料であれば、上記の材料に限らず、他の材料を用いることもできる。例えば、井戸層にGaInAsPを用いて、上記の思想により量子井戸構造を実現しても良い。 Further, even in the same 800 nm to 900 nm band, other materials can be used as long as the material emits light in this wavelength band. For example, a quantum well structure may be realized by using GaInAsP for the well layer and the above idea.
同様に、他の波長帯においても、各波長帯で発光する井戸層とそれよりも広いバンドギャップを持つ材料を障壁層に用い、かつ井戸層の幅を調整することで好適な活性層が実現できる。例えば、980nm帯であれば、井戸層にはIn組成が0.2付近のInGaAsが好適であり、1550nmであれば、InP基板と格子整合するIn組成0.68付近のInGaAsを好適に用いることができる。 Similarly, in other wavelength bands, a well layer that emits light in each wavelength band and a material having a wider band gap are used for the barrier layer, and a suitable active layer is realized by adjusting the width of the well layer. it can. For example, in the 980 nm band, InGaAs having an In composition of about 0.2 is suitable for the well layer, and in the case of 1550 nm, InGaAs having an In composition of about 0.68 that lattice matches with the InP substrate is preferably used. Can do.
以上の量子井戸構造を一つまたは複数をSLDの活性層として用いることが好適である。複数の量子井戸層を用いる場合には、複数の異なる発光波長を持つ量子井戸構造を用いることで、より幅広い波長で発光させることができる。 It is preferable to use one or more of the above quantum well structures as the active layer of the SLD. When a plurality of quantum well layers are used, light can be emitted with a wider wavelength by using a quantum well structure having a plurality of different emission wavelengths.
以上では、活性層に量子井戸構造を用いていた。量子井戸構造はその利得特性や製造方法の容易さなどの理由でSLDには好適である。しかし、SLDに用いる活性層構造は量子井戸構造に限定されるものではない。例えば、量子効果が小さくなる程度の厚みの、いわゆるバルク構造の活性層や、量子細線、量子ドット構造の活性層を用いても良い。 In the above, the quantum well structure was used for the active layer. The quantum well structure is suitable for SLD because of its gain characteristics and ease of manufacturing. However, the active layer structure used for SLD is not limited to the quantum well structure. For example, an active layer with a so-called bulk structure, a quantum wire, or an active layer with a quantum dot structure having a thickness that can reduce the quantum effect may be used.
本実施形態に係る光源において制御部は、発光スペクトル変換領域の電流密度が、第一の発光領域の電流密度の10%以下になるように前記発光スペクトル変換領域、および前記第一の発光領域に注入する電流を制御することが好ましい。 In the light source according to the present embodiment, the control unit includes the light emission spectrum conversion region and the first light emission region so that the current density of the light emission spectrum conversion region is 10% or less of the current density of the first light emission region. It is preferable to control the current to be injected.
本実施形態に係る光源において制御部は、前記発光スペクトル変換領域の電流密度が、0kA/cm2以上2kA/cm2以下になるように前記発光スペクトル変換領域に注入する電流を制御することが好ましい。 In the light source according to the present embodiment, the control unit preferably controls the current injected into the emission spectrum conversion region so that the current density in the emission spectrum conversion region is 0 kA / cm 2 or more and 2 kA / cm 2 or less. .
本実施形態に係る光源において制御部は、前記発光スペクトル変換領域の電流密度が0kA/cm2になるように前記発光スペクトル変換領域に注入する電流を制御することがさらに好ましい。 In the light source according to the present embodiment, it is more preferable that the control unit controls the current injected into the emission spectrum conversion region so that the current density of the emission spectrum conversion region is 0 kA / cm 2 .
(実施形態1)(2つのSLD)
実施形態1に係る光源について図2を用いて説明する。図2(a)は本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図2(b)は図2(a)を黒い矢印A1の方向から見た平面図である。
Embodiment 1 (two SLDs)
The light source according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a perspective view schematically showing the light source according to this embodiment, and FIG. 2B is a plan view of FIG. 2A viewed from the direction of the black arrow A1.
本実施形態では同一基板上に形成された2つのSLD、第1のSLD210と第2のSLD220で構成される。
In this embodiment, the SLD is composed of two SLDs, a
第1のSLD210は第1の発光領域211と吸収領域215を、第2のSLD220は発光スペクトル変換領域222と第2の発光領域221を有する。
The
第1のSLD210では第1の発光領域211に電流を注入し、第1の発光領域211の出射端面から出射光を取り出す。第2のSLD220では第2の発光領域221に電流を注入し、発光スペクトル変換領域222を導波して発光スペクトル変換領域222の出射端面から出射光を取り出す。
In the
それぞれの光を光ファイバ230を用いて合波する。
Each light is multiplexed using the
なお、第1の発光領域211、第2の発光領域221と発光スペクトル変換領域222および発光スペクトル変換領域215は同一の活性層240を有する。
Note that the first
第1のSLD210と第2のSLD220はリッジ導波路構造をとっており、第1の発光領域211と吸収領域215、発光スペクトル変換領域222と第2の発光領域221は同一軸上の導波路で形成されている。
The
本実施形態に係る光源の構造の層構成を示すために図3(a)(図2(a)を黒い矢印A2で示す方向から見た断面図)を示す。図3(b)は、図3(a)とは90度異なる方向から見た断面図である。図3(b)は絶縁層360等、一部省略している。また、第1のSLD210、第2のSLD220の端面は反射率を制御するために多層の誘電膜を付加してもよい。図3において、380は下部電極、310は基板、320は下部クラッド層、240は活性層、340は上部クラッド層、350はコンタクト層、360は絶縁層、370は上部電極を表わす。
FIG. 3A (a cross-sectional view of FIG. 2A viewed from the direction indicated by the black arrow A2) is shown to show the layer structure of the structure of the light source according to the present embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view as viewed from a direction different from that of FIG. 3A by 90 degrees. In FIG. 3B, the insulating
光源の製造方法は、実施例1に具体的に示したが、光源の各構成要素の寸法、製造の各工程、各種パラメータは実施例1に限定されない。 Although the manufacturing method of the light source is specifically shown in the first embodiment, the dimensions of each component of the light source, each manufacturing process, and various parameters are not limited to the first embodiment.
本実施形態は電流注入を行う発光領域と発光スペクトル変換領域とを有するSLDにおいて、発光領域で発生する光を発光スペクトル変換領域を導波することで、広帯域なスペクトル特性を得ることを可能としたものである。 In the present embodiment, in an SLD having a light emitting region for performing current injection and a light emission spectrum conversion region, it is possible to obtain broadband spectral characteristics by guiding light generated in the light emission region through the light emission spectrum conversion region. Is.
ここで、発光スペクトル変換領域の長さが短すぎる場合には、発光領域で発生する光が発光スペクトル変換領域を導波してもほとんどスペクトル形状が変わらなかったり、若干強度が下がったりするだけとなり、本発明の効果を得られない。また、発光スペクトル変換領域が長すぎる場合には、発光領域で発生する光がほとんど吸収されてしまうためにその光を合波してもその効果は薄くスペクトルの広帯域化には寄与しない。 Here, if the length of the emission spectrum conversion region is too short, the spectrum shape will hardly change even if the light generated in the emission region is guided through the emission spectrum conversion region, or the intensity will be slightly reduced. The effect of the present invention cannot be obtained. If the emission spectrum conversion region is too long, most of the light generated in the light emission region is absorbed. Therefore, even if the light is combined, the effect is thin and does not contribute to the broadening of the spectrum.
発光スペクトル変換領域の長さは短波長側、特に発光領域からそのまま光が出射される光のピーク強度に位置する波長よりも短波長側の光が多く吸収される長さより長いことが好ましい。 The length of the emission spectrum conversion region is preferably shorter than the length at which the light on the short wavelength side is absorbed more than the wavelength located at the peak intensity of the light that is emitted directly from the light emitting region.
また、発光スペクトル変換領域の出射端面から出射される光のピーク強度が発光領域からそのまま光が出射される光のピーク強度と比べて、1/4以上の強度を有することが好ましい。さらに、1/2以上であれば、半値全幅を広げるのに十分な強度であるため好ましい。 Moreover, it is preferable that the peak intensity of light emitted from the emission end face of the emission spectrum conversion region has an intensity of ¼ or more as compared with the peak intensity of light emitted as it is from the emission region. Furthermore, if it is 1/2 or more, it is preferable because the strength is sufficient to widen the full width at half maximum.
また、発光スペクトル変換領域出射端面から出射される光のピーク強度に位置する波長は発光領域からそのまま光が出射される光のピーク強度に位置する波長よりも長波長側であることが好ましい。さらに、発光領域からそのまま光が出射される光のピーク強度の半分となる長波長側に位置する波長よりも長波長側であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the wavelength located at the peak intensity of the light emitted from the emission spectrum conversion region emission end face is longer than the wavelength located at the peak intensity of the light emitted from the light emission region as it is. Furthermore, it is preferable that the wavelength is on the longer wavelength side than the wavelength positioned on the longer wavelength side that is half the peak intensity of the light that is emitted as it is from the light emitting region.
ここで、発光スペクトル変換領域の長さLの好ましい範囲を以下に示す。 Here, a preferable range of the length L of the emission spectrum conversion region is shown below.
発光領域にある電流を注入したときに発光領域出射端面から出射される光の光強度をP1(λ)、発光スペクトル変換領域を導波して発光スペクトル変換領域出射端面から出射される光のもととなる発光領域にある電流を注入したときに生じる光の光強度をP2(λ)、発光スペクトル変換領域を導波して発光スペクトル変換領域出射端面から出射される光の光強度をP3(λ)とする。P1のピーク強度に位置する波長をλ1、P3のピーク強度に位置する波長をλ3、各波長での吸収係数をα(λ)とする。本発明で利用する合波光はP1(λ)+P3(λ)である。また、P3(λ)=P2(λ)・exp(−α(λ)・L)である。 P1 (λ) is the light intensity of the light emitted from the light emitting region emitting end face when current in the light emitting region is injected, and the light emitted from the light emitting spectrum converting region emitting end face is guided through the light emitting spectrum converting region. P2 (λ) is the light intensity of light generated when a current in the light emitting region is injected, and P3 (λ) is the light intensity of light emitted from the light emission spectrum conversion region exit end face through the light emission spectrum conversion region. λ). The wavelength located at the peak intensity of P1 is λ1, the wavelength located at the peak intensity of P3 is λ3, and the absorption coefficient at each wavelength is α (λ). The combined light used in the present invention is P1 (λ) + P3 (λ). Further, P3 (λ) = P2 (λ) · exp (−α (λ) · L).
短波長側の光がある程度吸収されるために、P3(λ)のλ1、λ2での強度P3(λ1)とP3(λ2)が同じ値となる長さ、
P2(λ1)・exp(−α(λ1)・L)=P2(λ2)・exp(−α(λ2)・L)
すなわち、L=ln{P2(λ1)/P2(λ2)}/{α(λ1)−α(λ2)}よりLが長いことが好ましい。
Since the light on the short wavelength side is absorbed to some extent, the lengths at which the intensities P3 (λ1) and P3 (λ2) at λ1 and λ2 of P3 (λ) are the same value,
P2 (λ1) · exp (−α (λ1) · L) = P2 (λ2) · exp (−α (λ2) · L)
That is, it is preferable that L is longer than L = ln {P2 (λ1) / P2 (λ2)} / {α (λ1) −α (λ2)}.
合波した際ある程度の効果を生じるために、P3のピーク強度がP1のピーク強度と比べて、1/4以上の強度を有する長さ、
1/4・P1(λ1)<P2(λ2)・exp(−α(λ2)・L)
すなわち、L<ln{4・P2(λ2)/P1(λ1)}/α(λ2)
を満たすLであることが好ましい。
In order to produce a certain effect when combined, the length that the peak intensity of P3 has an intensity of 1/4 or more compared to the peak intensity of P1,
1/4 · P1 (λ1) <P2 (λ2) · exp (−α (λ2) · L)
That is, L <ln {4 · P2 (λ2) / P1 (λ1)} / α (λ2)
L is preferably satisfied.
また、P1(λ)を得るために発光領域に流す電流は短波長側のスペクトルが発光するような高電流密度であることが好ましい。P2(λ)を得るために発光領域に流す電流はP1のピーク強度と同等のピーク強度を得られるほど高電流密度であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the current passed through the light emitting region in order to obtain P1 (λ) has such a high current density that the spectrum on the short wavelength side emits light. It is preferable that the current passed through the light emitting region to obtain P2 (λ) has such a high current density that a peak intensity equivalent to the peak intensity of P1 can be obtained.
吸収領域215は発光スペクトル変換領域222と違って、第1の発光領域211の出射端面、すなわち第1のSLD210の出射光を取り出す端面と逆側に設置されており、反射を抑制する役割をしているものである。本発明の本質として吸収領域215を設けることは必須ではないが、素子の形成上簡易であり、反射を抑制することに寄与するため本実施例では設けている。また、同様な目的のために第2のSLD220の第2の発光領域221に対して、発光スペクトル変換領域222と逆側に隣接する部分に吸収領域を設けてもよい。
Unlike the emission
本実施例では第1のSLD210では第1の発光領域211の出射端面、第2のSLD220では発光スペクトル変換領域222の出射端面からの出射光を利用しているが、第1のSLD210で吸収領域215の端面、第2のSLD220で第2の発光領域221の端面からの出射光を利用してもよい。これらを合波して、より高出力、広帯域のSLDとして使用してもよいし、各SLDのモニタ光として利用してもよい。なお、その場合には吸収領域215は反射を抑制するためでなく、発光スペクトル変換領域222のように、広帯域化に寄与するように使用することもできる。
In this embodiment, the
各SLDの発光領域と発光スペクトル変換領域の長さ、注入電流量も適宜変化させてもよく、これらを適当な条件で組み合わせることで、任意のスペクトル形状を得ることが可能である。発光スペクトル変換領域には電流注入をする、電流注入をしない構成だけでなく、逆バイアスを印加してもよい。 The length of the emission region and emission spectrum conversion region of each SLD and the amount of injected current may be appropriately changed, and an arbitrary spectrum shape can be obtained by combining them under appropriate conditions. A reverse bias may be applied to the emission spectrum conversion region as well as a configuration in which current is injected or not injected.
なお、上記形成方法や半導体材料、電極材料、誘電体材料などは実施形態で開示したものに限るものではなく、本発明の主旨を外れないものであれば、他の方法、材料を利用することも可能である。 Note that the above formation method, semiconductor material, electrode material, dielectric material, and the like are not limited to those disclosed in the embodiment, and other methods and materials may be used as long as they do not depart from the spirit of the present invention. Is also possible.
例えば、基板はp型GaAs基板を用いてもよく、その場合、各半導体層の導電型もそれに応じて変更させる。 For example, a p-type GaAs substrate may be used as the substrate, in which case the conductivity type of each semiconductor layer is changed accordingly.
活性層は井戸幅が異なる非対称多重量子井戸を用いたが、これに限ることはない。井戸幅が異なる量子井戸でなく、組成比が異なる非対称多重量子井戸でもよいし、井戸幅、組成比ともに変化させてもよい。また、量子井戸の数も4つに限らず、2つや3つ、単一量子井戸を用いてもよい。 As the active layer, an asymmetric multiple quantum well having a different well width is used, but the present invention is not limited to this. Instead of quantum wells having different well widths, asymmetric multiple quantum wells having different composition ratios may be used, or both the well width and composition ratio may be changed. The number of quantum wells is not limited to four, and two or three quantum wells may be used.
また、材料もこれに限られたものでなく、GaAs、GaInP、AlGaInN、AlGaInAsP、AlGaAsSb等の発光材料を用いてもよい。 Further, the material is not limited to this, and a light emitting material such as GaAs, GaInP, AlGaInN, AlGaInAsP, and AlGaAsSb may be used.
下記実施例1ではリッジ幅は4umとしたが、これに限らず適宜変化させてもよい。 In Example 1 below, the ridge width is 4 μm, but the present invention is not limited to this and may be changed as appropriate.
各SLDはリッジ部を用いリッジを傾斜した構造を用いたが、SLDとして動作する構造であればよく、例えば、傾斜リッジを用いずに窓構造で反射を抑える構造を用いてもよい。 Each SLD has a structure in which a ridge is used and the ridge is inclined. However, any structure that operates as an SLD may be used. For example, a structure that suppresses reflection with a window structure without using an inclined ridge may be used.
また、今回のように電圧印加を行わない場合には、リッジ上部の絶縁膜を除去しないことで、電流注入できないような構成をとってもよい。 Further, when no voltage is applied as in this case, a configuration may be adopted in which current injection cannot be performed by removing the insulating film above the ridge.
合波手段として、ここでは光ファイバによる合波を行ったが、各SLDからの出力を合波出来るものであれば、他の合波方法であってもよい。 Here, multiplexing is performed using an optical fiber as a multiplexing unit, but other multiplexing methods may be used as long as the outputs from the respective SLDs can be combined.
発光領域は1つの電極で構成されているが、発光領域の中を複数の電極によって構成しそれぞれに電流を注入して駆動させてもよい。また、発光スペクトル変換領域を複数電極で構成し、電流を流さない部分と逆バイアスを印加する部分とに分けて駆動させてもよい。 Although the light emitting region is composed of one electrode, the light emitting region may be composed of a plurality of electrodes and driven by injecting current into each of the electrodes. Alternatively, the emission spectrum conversion region may be configured by a plurality of electrodes, and may be driven by being divided into a portion where no current flows and a portion where a reverse bias is applied.
2つのSLDを用いたが、3つ以上のSLDを用いて構成してもよい。その場合、各SLDの発光領域と発光スペクトル変換領域の長さは全て異なるものとしてもよいし、発光スペクトル変換領域の端面からの出射光を用いるSLDは2つでも、1つでもよい。 Although two SLDs are used, it may be configured using three or more SLDs. In that case, the lengths of the emission regions and the emission spectrum conversion regions of the respective SLDs may all be different, and the number of SLDs that use the light emitted from the end face of the emission spectrum conversion region may be two or one.
(合波部をモノリシックにした例)
本発明の実施形態に係る光源の別の例について図4を用いて説明する。図4(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図4(b)は図4(a)を黒い矢印の方向からみた平面図である。
(Example of combining unit monolithic)
Another example of the light source according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a perspective view schematically showing the light source according to the present embodiment, and FIG. 4B is a plan view of FIG. 4A viewed from the direction of the black arrow.
本例では2つのSLD、第1のSLD410と第2のSLD420、第1のSLD410の第一の発光領域411の出射端面からの出射光と第2のSLD420の発光スペクトル変換領域422の出射端面からの出射光を合波する合波部430がモノリシックに形成され、同一活性層440を有する。
In this example, there are two SLDs, the
本実施形態では、n型基板上に、n型クラッド層、活性層、p型クラッド層、コンタクト層が積層された構成である。 In this embodiment, an n-type clad layer, an active layer, a p-type clad layer, and a contact layer are stacked on an n-type substrate.
第1のSLD410と第2のSLD420のリッジ部と合波部430は一般的な半導体リソグラフィー法および半導体エッチングを用いて形成されている。
The ridge portion and the combining
第1のSLD410の第一の発光領域411、発光スペクトル変換領域415と第2のSLD420の第二の発光領域421、発光スペクトル変換領域422と合波部430が独立して電流駆動できるように、それぞれに上部電極が形成される。各電極間は例えばフォトリソグラフィー法およびウエットエッチングを用いて上部電極のTi/Au、およびGaAsコンタクト層を取り除くことで電気的に分離している。
The first
本実施形態では第1のSLD410、第2のSLD420だけでなく、合波部430上にも電極を有し電流注入が可能となっている。合波部430にある程度の電流を注入することによって合波部430で導波される光の吸収を抑えることが可能となる。
In this embodiment, not only the
以下の実施形態に説明では、実施形態1と異なる点について述べ、共通する点は説明を省略する。例えば、以下の実施形態に係る光源の層構成は実施形態1で示した図3と同一であるため、説明や図面上の記載を省略している。 In the description of the following embodiment, points different from the first embodiment will be described, and the description of common points will be omitted. For example, since the layer configuration of the light source according to the following embodiment is the same as that of FIG. 3 shown in the first embodiment, description and description on the drawing are omitted.
(実施形態2)(1つのSLD)
本発明の実施形態2について図5を用いて説明する。図5(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図5(b)は図5(a)を黒い矢印の方向からみた平面図である。
(Embodiment 2) (One SLD)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a perspective view schematically showing the light source according to the present embodiment, and FIG. 5B is a plan view of FIG. 5A viewed from the direction of the black arrow.
本実施形態に係る光源は1つのSLD510で構成される。SLD510は発光領域511と発光スペクトル変換領域512を有し、発光領域511に電流を注入し、発光領域511の出射端面と発光スペクトル変換領域512の出射端面から出射光を取り出し、それらを合波する。
The light source according to the present embodiment is composed of one
これは実施形態1において、2つのSLD、第1のSLD210と第2のSLD220の第一の発光領域211と第二の発光領域221、吸収領域215と発光スペクトル変換領域222の長さがそれぞれ等しく、各発光領域に注入する電流が同じであるときに本実施形態の構成が可能となる。本構成では電源を減らすことができる等よりシンプルな構成をとることができる。
In the first embodiment, the lengths of the
また、出力を大きく得るために本構成SLDを複数個並列に並べてもよい。そのとき、同一電源を用いれば1つの電源で駆動することも可能である。 Further, in order to obtain a large output, a plurality of the present configuration SLDs may be arranged in parallel. At that time, if the same power source is used, it is possible to drive with one power source.
(実施形態3)
本発明の実施形態3について図6を用いて説明する。図6(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図6(b)は図6(a)をX点からみた図であり、図6(c)はY点からみた図である。図6に示すように、600は半導体積層膜(基板含む)、602は活性層、604は絶縁膜、606は上部電極、608下部電極、610は第一の発光領域、612は第二の発光領域、614は発光スペクトル変換領域、616は、第一の端面である。
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a perspective view schematically showing the light source according to the present embodiment, FIG. 6B is a view of FIG. 6A viewed from the point X, and FIG. It is the figure seen from the Y point. As shown in FIG. 6, 600 is a semiconductor laminated film (including a substrate), 602 is an active layer, 604 is an insulating film, 606 is an upper electrode, 608 lower electrode, 610 is a first light emitting region, and 612 is a second light emitting. An
このような構成とすることで、発光領域で発生した光が、発光スペクトル変換領域を導波する際に、発光領域で発生した光のスペクトルの短波長成分が吸収され、長波長成分が主体のスペクトルを有する光が出射される。この発光スペクトル変換領域を導波して出射された光と、発光領域で発生した光が発光スペクトル変換領域を導波することなく発光領域から直接出射した光の長波長成分の光強度を比較すると、発光スペクトル変換領域を導波して出射された光は、より強度の高い長波長成分を有している。この短波長成分が吸収され、かつ長波長成分の強度の増した光を、元々光を発生した発光領域とは別の発光領域に導波し、その発光領域に電流注入することで、光増幅がなされ、より強度の増した長波長成分が主体のスペクトルを有する光が出射される。また、増幅がなされた発光領域においても光が発生し、その光は短波長が主体のスペクトルを有する。そして、これらの短波長成分が主体のスペクトルを有する光と、長波長成分が主体のスペクトルを有する光とを同じ端面から同時に出射することにより、発光領域で発生し出射された光と比較して、広帯域なスペクトル半値全幅を有する光を得ることが可能となる。 With this configuration, when the light generated in the light emission region is guided through the light emission spectrum conversion region, the short wavelength component of the light spectrum generated in the light emission region is absorbed, and the long wavelength component is mainly used. Light having a spectrum is emitted. Comparing the light intensity of the long wavelength component of the light emitted through the emission spectrum conversion region and the light generated in the emission region directly emitted from the emission region without being guided through the emission spectrum conversion region The light emitted through the emission spectrum conversion region has a longer wavelength component with higher intensity. The light with the short wavelength component absorbed and the intensity of the long wavelength component increased is guided to a light emitting region different from the light emitting region where the light was originally generated, and current is injected into the light emitting region, thereby optical amplification. Thus, light having a spectrum mainly composed of a long wavelength component with increased intensity is emitted. Light is also generated in the amplified light emitting region, and the light has a spectrum mainly composed of short wavelengths. Compared with the light emitted and emitted in the light emitting region by simultaneously emitting light having a spectrum mainly composed of short wavelength components and light having a spectrum mainly composed of long wavelength components from the same end face Thus, it is possible to obtain light having a broad spectrum full width at half maximum.
なお、発光スペクトル変換領域における導波路が短いと、発光領域で発生した光が発光スペクトル変換領域を導波しても吸収が不十分(発光スペクトル変換領域の長さが適切な場合に比べて、短波長側の吸収が不十分となり長波長成分が主体とならない)となり、スペクトル広帯域化の効果は小さい。一方で、発光スペクトル変換領域における導波路が長過ぎると、発光領域で発生した光が発光スペクトル変換領域を導波する際により吸収が生じ、本発明の効果は得られず、スペクトルの広帯域化には寄与しない。 In addition, when the waveguide in the emission spectrum conversion region is short, the light generated in the emission region is not sufficiently absorbed even when guided through the emission spectrum conversion region (compared to the case where the length of the emission spectrum conversion region is appropriate, Absorption on the short wavelength side is insufficient and the long wavelength component is not the main component), and the effect of broadening the spectrum is small. On the other hand, if the waveguide in the emission spectrum conversion region is too long, the light generated in the emission region is absorbed when guided through the emission spectrum conversion region, and the effect of the present invention cannot be obtained. Does not contribute.
発光スペクトル変換領域の長さは、第二(第一)の発光領域で発生した光が、波長変換領域を導波した後に、第一(第二)の発光領域を導波して、第一(第二)の端面から出射される際のスペクトルのピーク波長λ1は、第一(第二)の発光領域で発生した光が、第一(第二)の端面から出射される際のスペクトルのピーク波長λ2よりも長波長(λ1<λ2)となる構成が好ましい。 The length of the emission spectrum conversion region is such that the light generated in the second (first) emission region is guided in the first (second) emission region after being guided in the wavelength conversion region. The peak wavelength λ1 of the spectrum when emitted from the (second) end face is that of the spectrum when the light generated in the first (second) emission region is emitted from the first (second) end face. A configuration in which the wavelength is longer than the peak wavelength λ2 (λ1 <λ2) is preferable.
以上のように、本実施形態の構成によれば、広帯域・高出力のスペクトルを有するSLDを容易、かつ安価に実現することができる。 As described above, according to the configuration of the present embodiment, an SLD having a broadband and high output spectrum can be realized easily and inexpensively.
なお、本実施形態では、発光スペクトル変換領域614には、上部電極606を形成していないがこれに限られるものではなく、上部電極606を形成してもよい。上部電極606を形成する場合は、電流注入は行わない、あるいは逆バイアスを注入するなど、構成(各領域の長さ等)により適宜選択可能である。また、本実施形態では、発光領域に形成した上部電極606は単一のものであるが、これに限られるものではなく、複数の上部電極を形成した構成としてもよい。また、発光スペクトル変換領域に上部電極を形成する場合も、単一あるいは複数形成する構成としてもよい。また、本実施形態では、活性層602は、井戸幅の異なる非対称量子井戸構造としたがこれに限られるものではなく、組成比の異なる非対称量子井戸構造や井戸幅と組成比を同時に変調した非対称量子井戸構造であってもよい。また、量子井戸の数も4つに限定されるものではない。また、単一量子井戸構造や通常の多重量子井戸構造であっても良い。また、材料もInGaAsに限定されるものではない。
In the present embodiment, the
下記の実施例2では、第一の発光領域610の長さを0.2mm、第二の発光領域612の長さを0.25mm、及び発光スペクトル変換領域614の長さを0.25mmとしたが、これに限定されるものではなく、適宜変化させてよい。また、リッジ幅3μm、リッジ高さ0.8μmもこれに限定されるものではない。各発光領域、及び発光スペクトル変換領域の長さ、注入電流量は適宜変化させてよく、適切な長さと注入電流量を組み合わせることにより、任意のスペクトル形状を得ることが可能となる。
In Example 2 below, the length of the first
また、下記の実施例2において示した、MOCVD結晶成長技術、リソグラフィー、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法(装置)あるいは記述された手法(装置)に限るものではなく、同様の効果が得られるのであればいかなる手法(装置)であっても良い。 Further, the present invention is not limited to the technique (apparatus) used for the MOCVD crystal growth technique, lithography, etching, ashing, and vapor deposition shown in Example 2 below, or the technique (apparatus) described, and similar effects can be obtained. Any method (apparatus) may be used.
(実施形態4)
本発明の実施形態4について図7を用いて説明する。図7(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図7(b)は図7(a)X点からみた図である。本実施形態においては、素子の二つの端面からの出射される光を信号とするスーパールミネッセントダイオード(SLD)の例である。第一の発光領域710、第二の発光領域712、及び発光スペクトル変換領域714の長さ、注入電流量を最適に設定すること(例えば、第一の発光領域710と第二の発光領域712の長さを等しくとり、発光スペクトル変換領域714の長さを二つの発光領域より長く設定する)により、第一の端面716及び第二の端面718のそれぞれから広帯域なスペクトルを有する出射光を得ることが可能となり、それぞれの出射光を、光ファイバー(不図示)を用いて合波することで、広帯域、かつ高出力のSLDを得ることが可能となる。また、両端面からの出射光のうち、一方はモニタ用の光として利用しても良い。なお、本実施形態の構成を説明する図7において、発光スペクトル変換領域714には、上部電極706を形成していないがこれに限られるものではなく、上部電極706を形成してもよい。上部電極706を形成する場合は、電流注入は行わない、あるいは逆バイアスを注入するなど、構成(各領域の長さ等)により適宜選択可能である。また、本実施形態では、合波手段として光ファイバによる合波を用いたが、これに限定されるものではなく、両端面からの出射光を合波できるのであれば、他の合波方法であってもよい。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a perspective view schematically showing the light source according to the present embodiment, and FIG. 7B is a view seen from the point X in FIG. 7A. This embodiment is an example of a super luminescent diode (SLD) that uses light emitted from two end faces of an element as a signal. The length and the injection current amount of the first
(実施形態5)
本実施形態は電流注入を行う発光領域と、発光スペクトル変換領域と、一つの端面に反射部を有するSLDにおいて、発光領域で発生する光を発光スペクトル変換領域と発光領域を導波して利用することで、広帯域なスペクトル特性を得ることを可能としたものである。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, in an SLD having a light emitting region for injecting current, a light emitting spectrum conversion region, and a reflection part on one end face, light generated in the light emitting region is guided through the light emission spectrum converting region and the light emitting region. This makes it possible to obtain a broadband spectral characteristic.
本実施形態に係る光源について、図8を用いて説明する。図8(a)は本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図8(b)は図8(a)を黒い矢印の方向から見た平面図である。 The light source according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a perspective view schematically showing a light source according to the present embodiment, and FIG. 8B is a plan view of FIG. 8A viewed from the direction of a black arrow.
本実施形態に係る光源はリッジ導波路構造をとっており、光出射端面に隣接する発光領域801、発光領域に隣接する発光スペクトル変換領域803、光出射側の反対側端面に設けた反射膜805で構成される。こうすることで、発光領域からそのまま出射される光と、発光領域から一度発光スペクトル変換領域を導波した光とを、同じ出射端面806から出射させることができる。したがって、シンプルな構造で広い半値全幅のスペクトルをもつ光を簡単に得ることができる。
The light source according to the present embodiment has a ridge waveguide structure. The
なお、上記形成方法や半導体材料、電極材料、誘電体材料などは実施形態で開示したものに限るものではなく、本実施形態の主旨を外れないものであれば、他の方法や材料を利用することも可能である。たとえば、基板はp型GaAs基板を用いてもよく、その場合、各半導体層の導電型もそれに応じて変更させる。 Note that the above formation method, semiconductor material, electrode material, dielectric material, and the like are not limited to those disclosed in the embodiment, and other methods and materials may be used as long as they do not depart from the spirit of the present embodiment. It is also possible. For example, the substrate may be a p-type GaAs substrate, in which case the conductivity type of each semiconductor layer is changed accordingly.
活性層は単一量子井戸構造を採用しているが、多重量子井戸構造でもよく、井戸幅、組成比が異なる非対称多重量子井戸構造としてもよい。 The active layer employs a single quantum well structure, but may have a multiple quantum well structure or an asymmetric multiple quantum well structure with different well widths and composition ratios.
また、材料もこれに限られたものでなく、GaAs、GaInP、AlGaInN、AlGaInAsP、AlGaAsSb等の発光材料を用いてもよい。 Further, the material is not limited to this, and a light emitting material such as GaAs, GaInP, AlGaInN, AlGaInAsP, and AlGaAsSb may be used.
リッジ幅は4umとしたが、これに限らず適宜変化させてもよい。 Although the ridge width is 4 μm, it is not limited to this and may be changed as appropriate.
各SLDはリッジ部を用いてリッジの傾斜を設けた構造としたが、SLDとして動作する構造であればよく、たとえばリッジに傾斜を設けないことで高反射膜の代わりとして用いてもよい。 Each SLD has a structure in which a ridge slope is provided by using a ridge portion. However, any structure may be used as long as it operates as an SLD. For example, the ridge may not be provided and may be used as a substitute for a highly reflective film.
光出射端は発光領域に隣接するように定めているが、光出射端での光の反射を抑制するために発光領域と光出射端との間に電圧を印加しない吸収領域(窓領域)を設けてもよい。 The light exit end is determined to be adjacent to the light emitting region, but an absorption region (window region) where no voltage is applied between the light emitting region and the light exit end in order to suppress reflection of light at the light exit end. It may be provided.
発光スペクトル変換領域に関して、逆バイアス電圧を印加して吸収特性を変化させてもよい。また、本実施形態のように発光スペクトル変換領域に電圧印加を行わない場合には、リッジ上部の絶縁膜を除去しないことで、電流注入できないような構成をとってもよい。 Regarding the emission spectrum conversion region, the absorption characteristic may be changed by applying a reverse bias voltage. Further, when no voltage is applied to the emission spectrum conversion region as in this embodiment, a configuration may be adopted in which current injection cannot be performed by removing the insulating film above the ridge.
発光領域は1つの電極で構成されているが、発光領域の中を複数の電極によって構成しそれぞれに電流を注入して駆動させてもよい。また、発光スペクトル変換領域を複数電極で構成し、電流を流さない部分と逆バイアスを印加する部分とに分けて駆動させてもよい。 Although the light emitting region is composed of one electrode, the light emitting region may be composed of a plurality of electrodes and driven by injecting current into each of the electrodes. Alternatively, the emission spectrum conversion region may be configured by a plurality of electrodes, and may be driven by being divided into a portion where no current flows and a portion where a reverse bias is applied.
ここで、発光スペクトル変換領域の長さが短すぎると、導波した後の光のスペクトル形状がほとんど変わらないので、本実施形態に光源の効果を十分に得ることができない。また、発光スペクトル変換領域が長すぎると、導波した後の光の強度が弱すぎてしまい、本実施形態の効果を十分に得ることができない。ここで、発光スペクトル変換領域の長さLとして好ましい範囲を以下に示す。 Here, if the length of the light emission spectrum conversion region is too short, the spectral shape of the light after being guided hardly changes, so that the effect of the light source cannot be sufficiently obtained in this embodiment. On the other hand, if the emission spectrum conversion region is too long, the intensity of the light after being guided is too weak, and the effect of the present embodiment cannot be sufficiently obtained. Here, a preferable range as the length L of the emission spectrum conversion region is shown below.
発光領域で発生し、そのまま出射された光のスペクトルにおけるピーク波長をλ1、発光スペクトル変換領域を導波した後のスペクトルのピーク波長をλ2とおき、λ1での吸収係数をα1、λ2での吸収係数をα2とする。また、発光スペクトル変換領域を導波する直前の光の波長λ1での強度をP1、λ2での強度をP2、発光スペクトル変換領域を導波し、さらにもう一度活性層領域を導波して増幅された後の光の、波長λ1での強度をP1’、λ2での強度をP2’とする。ここで、λ1での光の増幅率をA1、λ2での光の増幅率をA2とする。 The peak wavelength in the spectrum of the light generated in the emission region and emitted as it is is λ 1 , the peak wavelength of the spectrum after being guided through the emission spectrum conversion region is λ 2 , and the absorption coefficient at λ 1 is α 1 , The absorption coefficient at λ 2 is α 2 . Further, the intensity of light at the wavelength λ 1 immediately before being guided through the emission spectrum conversion region is P 1 , the intensity at λ 2 is P 2 , the emission spectrum conversion region is guided, and the active layer region is guided again. Then, the intensity at the wavelength λ 1 of the amplified light is P 1 ′, and the intensity at λ 2 is P 2 ′. Here, the amplification factor of light at λ 1 is A 1 , and the amplification factor of light at λ 2 is A 2 .
まず、Lの下限値について説明する。本発明では、発光スペクトル変換領域を導波した時にピーク波長が長波長側にシフトすることを特徴としている。この効果はλ1≦λ2であれば発現するので、Lの下限値はλ1=λ2の時で、 First, the lower limit value of L will be described. The present invention is characterized in that the peak wavelength shifts to the longer wavelength side when guided through the emission spectrum conversion region. Since this effect appears when λ 1 ≦ λ 2 , the lower limit value of L is when λ 1 = λ 2 ,
となる。 It becomes.
次に、Lの上限値について説明する。本発明の効果を十分に得るためには、発光スペクトル変換領域を導波し、さらに発光領域を導波した光がある程度の大きさをもっている必要がある。この大きさをPminとおく。P2がP1/2以上であれば、P2’がP1/4程度でも帯域を広げるためには効果が得られる。P2がP1/2未満であれば、半値全幅を広げるためにP2’はP1/2以上必要となる。よって、Lの上限値は、 Next, the upper limit value of L will be described. In order to sufficiently obtain the effects of the present invention, it is necessary that the light guided through the emission spectrum conversion region and further guided through the light emission region has a certain size. This size is set to P min . If P 2 is P 1/2 or more, the effect is obtained for P 2 'to extending the band in the order of P 1/4. If P 2 is less than P 1/2, P 2 'is required P 1/2 or more in order to spread the full width at half maximum. Therefore, the upper limit of L is
となる。 It becomes.
(実施形態6)
本実施形態では、上記実施形態1乃至5に係る光源を用いた光干渉断層撮像(OCT)装置について図9を用いて説明する。本実施形態に係るOCT装置は、上記の光源と、前記光源からの光を物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、前記干渉光を波長分散させる波長分散部と、波長分散された前記干渉光を受光する光検出部と、前記干渉光の強度に基づいて、前記物体の情報を取得する情報取得部と、を有することを特徴とする。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an optical coherence tomography (OCT) apparatus using the light source according to the first to fifth embodiments will be described with reference to FIG. The OCT apparatus according to the present embodiment branches into the light source described above, irradiation light that irradiates the object with light from the light source, and reference light, and interference caused by reflected light of the light irradiated on the object and the reference light Information on the object based on the intensity of the interference light, an interference optical system that generates light, a wavelength dispersion unit that wavelength-disperses the interference light, a light detection unit that receives the wavelength-dispersed interference light, and And an information acquisition unit to be acquired.
本実施形態に係るOCT装置は、光源901、干渉光学系902、波長分散部963、光検出部964、情報取得部970を少なくとも有する構成であり、光源901は上記実施形態1乃至5に係る光源である。
The OCT apparatus according to the present embodiment includes at least a
光源901から出た光は干渉光学系902を経て測定対象の物体950の情報を有する干渉光となって出力される。波長分散部963に照射された干渉光は、光検出部964の異なる位置に異なる波長の光が照射される形で受光される。情報取得部970では、光検出部964で受光された光の強度の情報から物体950の情報(例えば断層像の情報)を取得する。
The light emitted from the
次に、本実施形態に係るOCT装置の詳細について、一例を示して説明する。 Next, details of the OCT apparatus according to the present embodiment will be described with reference to an example.
図9に示すOCT装置は光出力部900、光出力部900から出射された光を参照光と測定光に分割する光分割部910、参照光反射部930、測定対象物950に光を照射するための照射光学系940からなる測定部920、反射した参照光と反射した測定光を干渉させる干渉部915、干渉部により得られた干渉光を検出する光検出光学系960および光検出光学系960で検出された光に基づいて断層像に関する情報を得る情報取得部970、断層像を表示する表示部980より構成されている。
The OCT apparatus shown in FIG. 9 irradiates light to a
光出力部900は光ファイバを介して光分割部910により参照光と測定光に分波し、分波された光の一部は参照光反射部930へ入る。ここでは、光分割部910と干渉部915は同一のファイバカプラを用いている。
The
参照光反射部930はコリメータレンズ931および932、反射鏡933で構成されており、反射鏡933で反射し再度光ファイバへ入射する。光ファイバから光分割部910で分波されたもう片方の光である測定光は、測定部920へ入る。測定部920の照射光学系940はコリメータレンズ941および942、光路を90°曲げるための反射鏡943で構成されている。照射光学系940は入射した光を測定対象物950へ入射するとともに、反射光を再び光ファイバへ結合する役割がある。
The reference
そして参照光反射部930および測定部920から戻ってきた光は干渉部915を通り、光検出光学系960へ入る。光検出光学系960はコリメータレンズ961および962、分光器963および波長分散部963としての分光器により分光された光のスペクトル情報を得るためのラインセンサ964で構成されている。分光器963はグレーティングを用いている。光検出光学系960はそれに入射した光のスペクトル情報を得る構成となっている。
The light returned from the reference
(実施例1)
実施例1は、実施形態1(図1、2、3)において、
n型のGaAs基板310上に、n型クラッド層320としてn−Al0.5GaAs、活性層240として4つの量子井戸を用いて各量子井戸の井戸幅を変調したInGaAs非対称多重量子井戸、p型クラッド層340としてp−Al0.5GaAs、コンタクト層350として高ドープのp−GaAs、が積層された光源である。
Example 1
Example 1 is the same as in Example 1 (FIGS. 1, 2, and 3).
an InGaAs asymmetric multiple quantum well in which the well width of each quantum well is modulated using n-Al 0.5 GaAs as the n-
第1のSLD210と第2のSLD220のリッジ部は、図3のように、コンタクト層350とp型クラッド層340の途中まで部分的に除去されている。
The ridge portions of the
リッジ部を形成した後、上面には絶縁膜360と上部電極370、基板の下面には下部電極380が設けられた構成とした。
After forming the ridge portion, an insulating
上部電極370は第1のSLD210では第1の発光領域211、吸収領域215を、第2のSLD220では第2の発光領域221、発光スペクトル変換領域222を形成し、それぞれを独立で駆動するために分離された電極とした。
The
絶縁膜360にはSiO2、上部電極370にはTi/Au、下部電極380にはAuGe/Ni/Auを用いた。
SiO 2 was used for the insulating
第1のSLD210と第2のSLD220の素子長は第1の発光領域211が0.2mm、発光スペクトル変換領域215が0.25mm、発光スペクトル変換領域222が0.2mm、第2の発光領域221が0.25mmである。各領域の電極分離幅は数um程度とし、リッジ幅は4umとした。
The element lengths of the
リッジ部はリッジ端面での反射を防止するために、リッジ端面の垂線とリッジの長手方向に関し、7度傾斜させた。 In order to prevent reflection at the ridge end face, the ridge portion was inclined by 7 degrees with respect to the normal of the ridge end face and the longitudinal direction of the ridge.
次に実施例1における光源の作製手順を以下に示す。 Next, a procedure for manufacturing a light source in Example 1 is shown below.
まず、GaAs基板310上に、半導体層、すなわち、n型クラッド層320、活性層240、p型クラッド層340、コンタクト層350を例えば、MOCVD(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition)法を用いて順次成長させた。
First, a semiconductor layer, that is, an n-
各層が積層されたウエハを一般的な半導体リソグラフィー法および半導体エッチングを用いてリッジ部を形成した。スパッタ法を用いてSiO2を形成した後、半導体リソグラフィー法を用いてフォトレジストでリッジ形成のためのストライプ形成マスクを形成した。次に、ドライエッチング法を用いて、ストライプ形成マスク以外の部分の半導体を選択的に除去した。このとき、除去する部分はp型クラッド層340の途中までで、深さは0.8μmのリッジ形状を形成した。
A ridge portion was formed on the wafer on which each layer was laminated by using a general semiconductor lithography method and semiconductor etching. After forming SiO 2 using a sputtering method, a stripe forming mask for forming a ridge was formed using a photoresist using a semiconductor lithography method. Next, the semiconductor other than the stripe formation mask was selectively removed using a dry etching method. At this time, a portion to be removed was partway through the p-
次に、誘電体膜、例えばSiO2を半導体表面に形成し、フォトリソグラフィー法およびウエットエッチングによって、リッジ部上部のSiO2を部分的に除去した。次に、真空蒸着法およびリソグラフィー法を用いて、第1のSLD210と第2のSLD220の上部に第1の発光領域211と吸収領域215、第2の発光領域221と発光スペクトル変換領域222を形成するために各々上部電極370(Ti/Au)を形成した。第1の発光領域211と吸収領域215、第二の発光領域221と発光スペクトル変換領域222の電極分離幅は数um程度である。さらに、電極分離部のコンタクト層350をウエットエッチングによって除去した。
Next, a dielectric film, for example, SiO 2 was formed on the semiconductor surface, and SiO 2 on the upper portion of the ridge portion was partially removed by photolithography and wet etching. Next, the first light-emitting
下部電極380を形成する前に、GaAs基板310を研磨により100um程度の厚さまで薄くした。そして、下部電極380(AuGe/Ni/Au)を真空蒸着法を用いて形成した。良好な電気特性を得るため、高温窒素雰囲気中でアニールを行い、電極と半導体を合金化した。最後に、劈開により端面に結晶面を出し、反射率を調整するための誘電体膜を両端面にコーティングして完成させた。
Before forming the
第1のSLD210と第2のSLD220、そして2つの出射光を合波したスペクトル特性を図10に示す。図10のように第1の発光領域211だけから発せられた光の発光スペクトル(SLD210)は短波長にピークをもつが、第2の発光領域221から発せられ、発光スペクトル変換領域222を導波した光の発光スペクトル(SLD220)は、長波長側にピークをもつ。また、2つの発光スペクトルは重なり合う部分があり、合波されることにより結果的に半値幅の大きい波形となる。
FIG. 10 shows spectral characteristics obtained by combining the
第1のSLD210では第1の発光領域211に電流150mAを注入し、第1の発光領域211の出射端面から出射光を取り出している。第2のSLD220では第2の発光領域221に電流200mAを注入し、発光スペクトル変換領域222を導波して発光スペクトル変換領域222の出射端面から出射光を取り出している。なお、吸収領域215と発光スペクトル変換領域222には電流注入を行っていない。
In the
発光スペクトル変換領域222を導波していない通常のSLDである第1のSLD210に比べ、発光スペクトル変換領域222を導波して出射している第2のSLD220は短波長側の光が吸収され、長波長側にスペクトルのピーク強度を持つことがわかる。さらに、第2のSLD220は長波長側において第1のSLD210の強度よりも大きい強度が得られている。これらを合波したスペクトルは第1のSLD210と比べ、長波長側でスペクトルが広がり、広いスペクトル半値全幅が得られることが確認できる。本実施例のような同一活性層のSLDにおいて、発光スペクトル変換領域を有することなく、このような効果を得ることは困難である。
Compared to the
本実施例のように、第2のSLD220でのピーク強度に位置する波長が第1のSLD210のピーク強度の半分となる長波長側に位置する波長と比べて、長波長側に位置するとより長波長側まで半値幅を広げることができる。
As in this embodiment, the wavelength located at the peak intensity in the
第2のSLD220が長波長側で第1のSLD210に比べてより大きい強度を得られ、第2のSLD220のピーク強度が第1のSLD210のピーク強度と比べて微小でない、例えば、ここに示すように1/4、好ましくは半分以上の強度を有するとよい。また、第2のSLD220のピーク強度が大きすぎるときには逆に半値幅を狭くする可能性も有し、例えば、第2のSLD220のピーク強度が第1のSLD210のピーク強度の2倍以下であることが好ましい。
The
(実施例2)
本実施例では、実施形態3(図6)において第一の発光領域610の長さを0.2mm、第二の発光領域612の長さを0.25mm、及び発光スペクトル変換領域614の長さを0.25mmとした。このような構成を採ることにより、第一の発光領域610に170mAを注入し、同時に第二の発光領域612に30mAを注入することにより、第一の端面616より広帯域な発光スペクトルを有する出射光を得ることが可能となる。なお、本実施例では、発光スペクトル変換領域614には電流注入を行っていない。次に、本実施例のSLDの製造方法について説明する。
(Example 2)
In this example, the length of the first
図11、及び図12に、本実施例におけるSLDの製造方法を説明する図を示す。 FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams for explaining a method of manufacturing an SLD in this example.
まず、図11(a)に示すように、基板上に活性層602を含む半導体積層膜600を、MOCVD結晶成長技術を用いて順次積層する。本実施例の活性層602は、4つの量子井戸からなる多重量子井戸構造であり、各量子井戸の井戸幅を変調したInGaAs非対称量子井戸構造である。
First, as shown in FIG. 11A, a semiconductor laminated
続いて、図11(b)に示すように、半導体積層膜600上にリソグラフィー技術を用いて、第一のレジストパターン620を形成する。
Subsequently, as illustrated in FIG. 11B, a first resist
次に、図11(c)に示すように、第一のレジストパターン620をエッチングマスクとして、ドライエッチングにより、リッジ構造を形成する。その後、レジストパターン620をアッシングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 11C, a ridge structure is formed by dry etching using the first resist
なお、本実施例では、リッジ構造の幅を3μm、高さを0.8μmとした。また、リッジ構造の長手方向(導波軸)は、端面の垂線に対して、7度傾斜するように形成した。 In this embodiment, the width of the ridge structure is 3 μm and the height is 0.8 μm. Further, the longitudinal direction (waveguide axis) of the ridge structure was formed to be inclined by 7 degrees with respect to the normal of the end face.
また、エッチングマスクとしてレジストパターン620を用いたが、誘電体(例えばSiO2など)をエッチングマスクに用いてもよい。
Further, although the resist
次に、図11(d)に示すように、全域を覆うように絶縁膜604を、PECVD技術を用いて成膜する。絶縁膜604の材料としては、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドなどを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 11D, an insulating
次に、図11(e)に示すように、リソグラフィー技術を用いて、第一の活性領域610、及び第二の活性領域612を形成する領域のリッジ上部のみを露出するように、第二のレジストパターン622を形成する。
Next, as shown in FIG. 11E, the second
次に、図12(a)に示すように、バッファードフッ酸(BHF)を用いたウエットエッチングにより、第一の活性領域610、及び第二の活性領域612を形成する領域のリッジ上部の絶縁膜604を除去する。その後、第二のレジストパターン622を除去する。
Next, as shown in FIG. 12A, insulation of the upper portion of the ridge in the region where the first
次に、図12(b)に示すように、発光スペクトル変換領域を形成する領域を覆うように、第三のレジストパターン624を形成する。このレジストパターンにより、第一の活性領域610、第二の活性領域612、及び発光スペクトル変換領域614の長さが決まる。
Next, as shown in FIG. 12B, a third resist
次に、図12(c)に示すよう、金属蒸着技術を用いて表面にTi/Au層を蒸着する。その後、リフトオフ技術により、発光スペクトル変換領域を形成する領域を除くように上部電極606が形成される。
Next, as shown in FIG. 12C, a Ti / Au layer is deposited on the surface using a metal deposition technique. Thereafter, the
次に、図12(e)に示す工程において、金属蒸着技術を用いて半導体積層膜(基板を含む)600の裏面側にAuGe/Ni/Auを蒸着し、下部電極608を形成する。続いて、劈開により第一の端面616、及び第二の端面618となる結晶面を出して素子を分割し、その後、端面の反射率を調整するための誘電体膜を両端面にコーティングして完成となる。
Next, in the step shown in FIG. 12E, AuGe / Ni / Au is vapor-deposited on the back surface side of the semiconductor multilayer film (including the substrate) 600 by using a metal vapor deposition technique to form the
図13に、本実施例で説明するSLDの出射光の発光スペクトルを示す。破線は、第一の発光領域610にのみ電流注入し発生した光を、第一の端面616から出射した際の発光スペクトルである。また、実線は、第一の発光領域610に電流注入し発生した光を、第一の端面616から出射すると同時に、第二の発光領域612に注入し発生した光を、発光スペクトル変換領614を導波させた後に、第一の発光領域610を導波させ、第一の端面616から出射した際の発光スペクトルである。
FIG. 13 shows the emission spectrum of the emitted light from the SLD described in this example. A broken line is an emission spectrum when light generated by current injection only into the first
(実施例3)
実施例3では実施形態5(図8)における光源の具体例を示す。
(Example 3)
Example 3 shows a specific example of the light source in the fifth embodiment (FIG. 8).
本実施例に係る光源の層構成を示すために図14に断面図を示す。図15で絶縁膜808等、一部省略して記載している。本実施例では、n型のGaAs基板813上に、n型クラッド層812としてn−Al0.5GaAs、活性層811として1つの量子井戸を用いたInGaAs単一量子井戸、p型クラッド層810としてp−Al0.5GaAs、コンタクト層809として高ドープのp−GaAsが積層される。リッジ部は、コンタクト層809とp型クラッド層810の途中まで部分的に除去されている。リッジ部を形成した後、上面には絶縁膜808と上部電極807、基板の下面には下部電極814が設けられる。上部電極807は独立で駆動させるために分離された電極となっている。絶縁膜808にはSiO2、上部電極807にはTi/Au、下部電極814にはAuGe/Ni/Auが用いられる。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the layer structure of the light source according to this example. In FIG. 15, the insulating
素子長は活性領域801が0.5mm、発光スペクトル変換領域803が0.125mmである。各領域の電極分離幅は数um程度である。リッジ幅は4umである。リッジ部はリッジ端面での反射を防止するために、リッジ端面の垂線とリッジの長手方向に対して7度傾斜する。また、端面は反射率を制御するために多層の誘電膜を付加してもよい。
The element length is 0.5 mm in the
次に実際の素子作製手順を以下に示す。まず、GaAs基板813上にn型クラッド層812、活性層811、p型クラッド層810、コンタクト層809を、たとえばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法を用いて順次成長させる。
Next, the actual device manufacturing procedure is shown below. First, an n-
各層が積層されたウエハを一般的な半導体リソグラフィー法および半導体エッチングを用いてリッジ部を形成する。たとえば、スパッタ法を用いて誘電体膜、SiO2を形成した後、半導体リソグラフィー法を用いてフォトレジストでリッジ形成のためのストライプ形成マスクを形成する。そこで、ドライエッチング法を用いて、ストライプ形成マスク以外の部分の半導体を選択的に除去する。この時、除去する部分はp型クラッド層810の途中までで、深さはたとえば0.8μmのリッジ形状を形成する。
A ridge portion is formed on the wafer in which each layer is laminated by using a general semiconductor lithography method and semiconductor etching. For example, after forming a dielectric film and SiO 2 using a sputtering method, a stripe forming mask for forming a ridge is formed using a photoresist using a semiconductor lithography method. Therefore, the dry etching method is used to selectively remove portions of the semiconductor other than the stripe formation mask. At this time, a portion to be removed is partway through the p-
次に、誘電体膜、たとえばSiO2を半導体表面に形成し、フォトリソグラフィー法およびウエットエッチングによって、リッジ部上部のSiO2を部分的に除去する。その後、真空蒸着法およびリソグラフィー法を用いて上部電極807を形成する。上部電極807は、たとえばTi/Auである。さらに、電極分離部のコンタクト層809をウエットエッチングによって除去する。
Next, a dielectric film, for example, SiO 2 is formed on the semiconductor surface, and the SiO 2 on the ridge portion is partially removed by photolithography and wet etching. Thereafter, the
下部電極114を形成する前に、GaAs基板813を研磨により100um程度の厚さまで薄くする。そして、下部電極814を真空蒸着法を用いて形成する。下部電極114は、たとえばAuGe/Ni/Auである。良好な電気特性を得るため、高温窒素雰囲気中でアニールを行い、電極と半導体を合金化する。
Before forming the lower electrode 114, the
最後に、劈開により端面に結晶面を出し、光出射側の反対側端面に高反射膜805をコーティングする。反射率は高反射膜として誘電体DBRを付けることで、反射率を99%としている。
Finally, a crystal plane is formed on the end face by cleavage, and a highly
続いて、本実施例における測定結果を示す。この測定は図15で示す斜視図と図16で示す平面図に示すような、本実施例と等価な形態で行っている。発光スペクトル変換領域1503を図のように電流を注入できる同じ長さの領域で両側から挟む構成とし、光出射端1506に接する領域のみに電流注入を行った時を駆動条件(1)、両方に電流注入を行った時を駆動条件(2)とする。駆動条件(1)の時には実施例3において、活性領域801から発生する光がそのまま出射される場合の相当し、駆動条件(2)の時には、活性領域801で発生した光が発光スペクトル変換803と活性領域801を導波し出射される場合に相当する。なお、2つある活性領域1501の長さはいずれも0.5mmで、一方または両方に250mAの電流を注入している。また、発光スペクトル変換領域1503の長さは0.25mmとしている。
Then, the measurement result in a present Example is shown. This measurement is performed in a form equivalent to the present embodiment as shown in the perspective view shown in FIG. 15 and the plan view shown in FIG. The emission
駆動条件(1)と(2)の発光スペクトルを図17に示す。この図より、駆動条件(1)のスペクトルに比べ、駆動条件(2)のスペクトルは広いスペクトル半値全幅が得られていることが分かる。これは、発光スペクトル変換領域803を導波することで、駆動条件(1)におけるピーク波長840nmより長波長側の870nm付近で別のピークが出現することによる。
The emission spectra of the driving conditions (1) and (2) are shown in FIG. From this figure, it can be seen that the spectrum under the driving condition (2) has a broad spectrum full width at half maximum as compared with the spectrum under the driving condition (1). This is because another peak appears in the vicinity of 870 nm on the longer wavelength side than the
本実施例のような同一活性層のSLDにおいて、発光スペクトル変換領域を有することなく、このような効果を得ることは困難である。電流密度を高くした場合短波長側の発光が顕著になるので、同じ出力を維持したまま長波長側の発光を増強させることができる本発明は特に大きな効果を奏する。 In the SLD of the same active layer as in this embodiment, it is difficult to obtain such an effect without having an emission spectrum conversion region. Since the light emission on the short wavelength side becomes remarkable when the current density is increased, the present invention that can enhance the light emission on the long wavelength side while maintaining the same output is particularly effective.
広いスペクトル半値全幅を得るためには、発光スペクトル変換領域と活性領域を導波した光のピーク強度は、活性層から直接出射された光のピーク強度の1/2以上もつことが好ましいが、大きすぎると逆に狭まってしまうため2倍以下であることが好ましい。 In order to obtain a wide spectrum full width at half maximum, it is preferable that the peak intensity of the light guided through the emission spectrum conversion region and the active region is ½ or more of the peak intensity of the light directly emitted from the active layer. On the other hand, since it will become narrow conversely if it is too much, it is preferable that it is twice or less.
SLDの活性領域と発光スペクトル変換領域の長さ、注入電流量、反射膜の反射率は適宜変化させてよく、これらを適当な条件で組み合わせることで、任意のスペクトル形状を得ることが可能である。 The length of the active region of the SLD and the emission spectrum conversion region, the amount of injected current, and the reflectance of the reflective film may be appropriately changed, and an arbitrary spectrum shape can be obtained by combining them under appropriate conditions. .
(実施例4)
以下に本発明の実施例4について図18を用いて説明する。
Example 4
Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to FIG.
本実施例は、2つのSLDから成っており、光出射側に各活性領域1801および1802、活性領域に隣接する各発光スペクトル変換領域1803および1804、光出射側の反対側端面に設けた高反射膜1805で構成される。こうすることで、実施例1と比較し、活性領域1801および1802や発光スペクトル変換領域1803および1804の長さや電流密度を個別に設定することができる。したがって、より発光スペクトルを制御しやすくなるメリットがある。
This embodiment is composed of two SLDs, each of the
また、図18のような構成とすることで、各SLDの長さをそれぞれ個別に設定することができる。本実施例は、n型基板上にn型クラッド層、活性層、p型クラッド層、コンタクト層が積層された構成である。各SLDのリッジ部は一般的な半導体リソグラフィー法および半導体エッチングを用いて形成されている。各電極間はたとえばフォトリソグラフィー法およびウエットエッチングを用いて上部電極のTi/Au、およびGaAsコンタクト層を取り除くことで電気的に分離している。なお、本実施例では2つのSLDを合波しているが、3つ以上のSLDを合波させる構造としてもよい。 Also, with the configuration as shown in FIG. 18, the length of each SLD can be set individually. In this embodiment, an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, and a contact layer are stacked on an n-type substrate. The ridge portion of each SLD is formed using a general semiconductor lithography method and semiconductor etching. The electrodes are electrically separated by removing the Ti / Au and GaAs contact layers of the upper electrode using, for example, photolithography and wet etching. In the present embodiment, two SLDs are combined, but a structure in which three or more SLDs are combined may be employed.
(実施例5)
本実施例では実施例1の構成で注入電流量を変えた例を示す(図19)。実施例1では発光スペクトル変換領域222に電流を注入しなかったが、本例では、電流を1、2、3、5、10mAと変化させたときの発光スペクトルを測定した。図19に示すように、注入する電流が大きくなるほど(発光スペクトル変換領域の電流密度が大きくなるほど)、長波長成分のピークが大きくなることがわかる。そのため、実施例1のような光源の構成である場合、発光スペクトル変換領域222への電流注入量が3mA程度までは半値全幅が大きくなる効果が得られ、5mA以上になると小さくなる。
(Example 5)
In this example, an example in which the amount of injected current is changed in the configuration of Example 1 is shown (FIG. 19). In Example 1, no current was injected into the emission
Claims (8)
前記発光スペクトル変換領域は、前記発光スペクトル変換領域に入射する光の波長成分のうち短波長成分の光を吸収して出射するように構成され、
前記複数の発光領域のうちの1つの第一の発光領域から発せられて出射される光と、前記複数の発光領域のうち、前記第一の発光領域とは異なる第二の発光領域から発せられ、前記発光スペクトル変換領域を経由し、さらに前記第一の発光領域を経由して出射される光と、が合波されて出射されるように構成され、
前記制御部は、前記第二の発光領域の電流密度が前記第一の発光領域の電流密度よりも小さくなるようにし、前記発光スペクトル変換領域に逆バイアスの電圧が印加されて電流が注入されるように、前記発光スペクトル変換領域、及び前記複数の発光領域に注入する電流を制御することを特徴とする光源。 A light source having a superluminescent diode having a plurality of light emitting regions, an emission spectrum conversion region, and a control unit for controlling a current injected into the plurality of light emission regions and the light emission spectrum conversion region,
The emission spectrum conversion region is configured to absorb and emit light having a short wavelength component among light wavelength components incident on the emission spectrum conversion region,
And one of the first light emitting Ru emitted is emitted from a region of the plurality of light emitting regions, among the plurality of light emitting regions, emitted from the different second emission region and the first emission region , through the emission spectrum transform domain, further a light to emit through the first light-emitting area, is configured such but is emitted are combined,
The control unit causes the current density of the second light emitting region to be smaller than the current density of the first light emitting region, and a reverse bias voltage is applied to the light emission spectrum conversion region to inject current. As described above, the light source is characterized by controlling the current to be injected into the emission spectrum conversion region and the plurality of light emission regions.
前記光源からの光を物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、
前記干渉光を波長分散させる波長分散部と、
波長分散された前記干渉光を受光する光検出部と、
前記干渉光の強度に基づいて、前記物体の情報を取得する情報取得部と、
を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。 A light source according to any one of claims 1 to 7 ,
An interference optical system that divides the light from the light source into an irradiation light for irradiating the object and a reference light, and generates an interference light by the reflected light and the reference light irradiated on the object;
A wavelength dispersion unit for wavelength-dispersing the interference light;
A light detection unit that receives the interference light wavelength-dispersed;
An information acquisition unit for acquiring information on the object based on the intensity of the interference light;
An optical coherence tomographic imaging apparatus comprising:
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